2022-2023学年高二物理竞赛课件：差分式减法运算电路

差分式减法运算电路 2 i3 _ R1 R2 + RF uo ii iid if iid ui1 i2 ui2 R3 差分式减法运算电路 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 (a) 反相输入比例运算 (b) 同相输入比例运算 _ R1 R2 + RF uo2 ui2 R3 + 差分式减法运算电路 方法一：依据叠加原理 第八章 信号运算和处理电路 3 当： R11 = R12 = R13 = RF 时， 有： uo = －( ui1 + ui2 + ui3 ) 由上列三式可见，加法运算电路与运算放大器本身的参数无关．只要电阻阻值足够精确，就可保证加法运算的精度和稳定性。 平衡电阻：R2 = R11 // R12 // R13 // RF 第八章 信号运算和处理电路 4 同相加法运算电路 同相加法运算电路 _ R1 R2 + RF uo ii iid if iid ui1 i2 ui2 R3 i3 方法一：利用叠加原理求解 (b) 同相比例运算 _ R1 R3 + RF uo2 ui2 R2 (a) 同相比例运算 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 + 第八章 信号运算和处理电路 5 (b) 同相比例运算 _ R1 R3 + RF uo2 ui2 R2 (a) 同相比例运算 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 + 由图(a)可得： 由图(b)可得： 第八章 信号运算和处理电路 6 由上式可知，同相加法运算放大电路可进行 y = a1 x1+a2 x2 运算。 方法二：利用“虚断”、“虚短”求解（自己证明） 第八章 信号运算和处理电路 7 第一级反相比例 第二级反相加法 （利用反相信号求和以实现减法运算） 即: 得：uo= ui1-ui2 _ R2 + Rf2 uo ui2 R2 用加法电路构成减法电路 _ R1 + Rf1 uo1 ui1 A1 A2 当Rf1=R1， Rf2=R2时， 减法运算电路 第八章 信号运算和处理电路 8 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 (a) 反相输入比例运算 (b) 同相输入比例运算 _ R1 R2 + RF uo2 ui2 R3 + 由图(a)可得： 由图(b)可得： 第八章 信号运算和处理电路 9 当: R1 = R2； R3 = RF ，或 则有： 当: RF = R1时， 得：uo = ui2－ ui1 由上两式可知，双端输入运算放大电路可进行 y=a1 x1－a2 x2运算，故又称为减法运算电路。 第八章 信号运算和处理电路 10 方法二：根据 “虚断”、“虚短”求解uo。 i3 _ R1 R2 + RF uo i1 iid if iid ui1 i2 ui2 R3 差分式减法运算电路 整理得： 第八章 信号运算和处理电路 11 当ui为阶跃电压时，有 _ R R2 + C uo ui i1 iid ic uc 积分电路 t ui 0 Us t - uo Uom 0 Us τ 当t =τ时，-uo= Us 当t >τ时，uo↑, 直到 - uo = +Uom ，停止积分 第八章 信号运算和处理电路 12 解：在t = 0时，uc(0)=0, 当t1 = 40μs时， 例2.电路及输入电压波形ui如图所示，R=10kΩ, C= 5nF，uc(0)=0，试画出输出电压uo的稳态的波形，并标出uo的幅值。 _ R R2 + C uo ui i iid ic uc 0 ui (V) t /μs -10 5 t2 t1 40 120 第八章 信号运算和处理电路 $